Как сыр, пшеница и алкоголь повлияли на человеческую эволюцию

Проведенное недавно генетическое исследование показало, что в римской Британии переносимость лактозы у взрослых была распространена меньше, чем сегодня. Это значит, что эволюция продолжалась также на всем протяжении летописной истории Европы.

Сейчас многие люди имеют доступ ко множеству альтернативных продуктов, а также к молоку без лактозы и к таблеткам лактазы, которые помогают им переваривать молочные продукты. Иными словами, мы можем обойти некоторые последствия естественного отбора. Это значит, что некоторые индивидуальные свойства, такие как переносимость лактозы, могут не оказывать такого же прямого воздействия на выживание и размножение, как и раньше, по крайней мере, в некоторых регионах мира.

«Насколько нам известно, в Швеции способность или неспособность переваривать молоко не имеет никакого значения для выживаемости и воспроизводства потомства. Если ты ешь еду из супермаркета, то переносимость молочных продуктов никак не влияет на твою продолжительность жизни. Но в Восточной Африке это по-прежнему важно», — говорит Хокс.

Пшеница, крахмал и алкоголь

Сегодня в магазинах часто можно найти целые полки с продуктами без клейковины (глютена). Это печенье, крекеры и хлеб. Но трудности с перевариванием глютена, который является главным белком в пшенице, это еще одна относительно недавняя закавыка в человеческой эволюции. Люди начали хранить и регулярно есть зерно лишь около 20 тысяч лет назад, а окультуриванием пшеницы они занялись всерьез только 10 тысяч лет назад.

Но когда пшеница и рожь стали неотъемлемой частью человеческого рациона, довольно широкое распространение получила болезнь целиакия, или глютеновая энтеропатия. «Смотришь на это, и задаешься вопросом: как такое могло произойти?— говорит Хокс. — Естественный отбор не должен был дать такой результат».

Ответ следует искать в реакции иммунной системы. Система генов, известная как главный комплекс гистосовместимости человека, принимает участие в борьбе с болезнями и часто создает новые вариации, чтобы человек мог противостоять постоянно меняющимся инфекциям. К сожалению, у тех людей, которые больны целиакией, эта система ошибочно принимает органы пищеварения человека за болезнь и атакует слизистую оболочку кишечника.

Но несмотря на очевидные опасности целиакии, эволюция, по всей видимости, не снижает количество заболеваний. Стоящие за этой болезнью варианты генов сегодня распространены в той же степени, как и в давние времена, когда люди начали есть пшеницу.

«Это тот случай, когда отбор, помогающий бороться с болезнями и паразитами, имеет побочный эффект, порождающий целиакию у небольшого количества людей. Это то наследие, которое оставила нам эволюция. Это была не адаптация к рациону питания, а адаптация вопреки рациону питания», — говорит Хокс. Непреднамеренные последствия нередки в эволюционном процессе. Например, генетические мутации красных кровяных телец, помогающие человеку бороться с малярией, также ведут к появлению смертельно опасной болезни под названием серповидно-клеточная анемия.

Другие примеры продолжающейся эволюции из-за изменений в диете тоже весьма любопытны, но здесь ситуация более неопределенная. Например, есть фермент амилаза, помогающий слюне переваривать крахмал. Исторически у земледельческих народов западной Евразии и Центральной Америки больше копий соответствующего гена. Что это — результат отбора, чтобы они могли лучше переваривать крахмал? «Это очень интересная история, и возможно, так оно и есть. Но биология наука сложная, и сейчас нам не до конца ясно, какой здесь действует механизм, и насколько он важен», — говорит Хокс.

У трети восточных азиатов (японцы, китайцы, корейцы) возникает реакция покраснения кожи, когда они усваивают алкоголь, потому что в процессе метаболизма у них в избыточном количестве вырабатывается токсичный фермент ацетальдегид. Есть убедительные генетические свидетельства того, что такая реакция появилась недавно, за последние 20 тысяч лет, говорит Хокс.

Ее появление в геноме примерно совпадает с началом окультуривания риса 10 тысяч лет назад, и некоторые ученые полагают, что она помешала людям в чрезмерных количествах употреблять рисовое вино. Но временные рамки определены не совсем точно, как по мутации, так и по окультуриванию риса. Есть также мнение, что ацетальдегид защищает от паразитов, которые не переносят этот токсин.

«В определенной мере это имело большое значение для людей в прошлом, потому что тогда это случалось не очень часто, а теперь широко распространено, — говорит Хокс. — Это серьезное изменение, но на самом деле, нам неизвестно, почему оно произошло».

Важнее, чем мы думаем?

Даже цвет кожи у человека может меняться (по крайней мере, частично) в ответ на изменения в рационе питания (есть и другие факторы, среди которых сексуальный отбор). Сегодняшнее разнообразие цветов кожи у человечества — это относительно новое явление. Стандартная гипотеза гласит, что в экваториальных широтах больше ультрафиолетовых лучей. Наш организм нуждается в витамине Д, и поэтому его производит наша кожа под воздействием ультрафиолета. Но ультрафиолетовые лучи в чрезмерных количествах вызывают пагубные эффекты, а более темный пигмент кожи успешнее их блокирует.

Согласно этой гипотезе, когда человек начал перемещаться в менее солнечные и более холодные широты, его коже уже не нужна была защита от мощного ультрафиолета, и она посветлела, чтобы производить больше полезного витамина Д с меньшим количеством солнечного света.

Но сравнительные исследования ДНК современных украинцев и их доисторических предков указывают на то, что цвет кожи у европейцев меняется последние 5 000 лет. Это объясняет другая теория, состоящая в том, что пигментация кожи могла происходить под влиянием рациона питания. Так, если ранние земледельцы страдали от недостатка витамина Д, то их предки из числа охотников и собирателей получали его в достаточном количестве, питаясь рыбой и мясом животных.

Нина Яблонски (Nina Jablonski), занимающаяся исследованиями цвета кожи в университете штата Пенсильвания, рассказала корреспонденту журнала «Сайнс», что согласно новым научным данным, «отказ от регулярного потребления витамина Д в результате перехода к оседлой земледельческой жизни мог вызвать постепенное осветление цвета кожи».

Увидеть эволюцию в действии трудно. Однако новые технологии типа секвенирования генома и вычислительные возможности компьютеров, позволяющие обрабатывать огромные массивы данных, дают возможность замечать крошечные генетические изменения, которые на протяжении жизни многих поколений вызывают реальные эволюционные сдвиги. Сегодня все чаще базы генетических данных сопоставляют с историями болезни и такими факторами как диета, и это помогает ученым наблюдать за тем, как они взаимодействуют и соотносятся.

Биолог-эволюционист Хахаманеш Мостафави (Hakhamanesh Mostafavi) из Колумбийского университета провел одно такое исследование генома, проанализировав ДНК 215 000 человек в попытке понять, как человек эволюционирует на протяжении жизни одного-двух поколений. «Очевидно, что наш рацион питания сегодня радикально меняется, и кто знает, каковы будут эволюционные последствия, — говорит Мостафави. — Может, непосредственного селекционного эффекта и не будет, однако возможно взаимодействие с генами, которые управляют характерными свойствами».

Генетические исследования Мостафави также показали, что некоторые варианты, укорачивающие человеческую жизнь, скажем, тот, который заставляет курильщика увеличивать потребление табака сверх нормы, по-прежнему наталкиваются на активное сопротивление в процессе отбора.

«Мы видим сегодня прямое воздействие этого гена на продолжительность жизни людей, — объясняет он. — Можно себе представить, что рацион питания оказывает аналогичное воздействие. В последнее время у нас происходят многочисленные изменения в рационе питания, скажем, с появлением фастфуда, и нам просто пока неизвестно, какие от этого могут быть последствия, и будут ли они».

К счастью, благодаря работе таких ученых как Мостафави и Хокс, нам может не понадобиться срок в 20 тысяч лет, чтобы выяснить это.